《液壓傳動課程設(shè)計》臥式鉆鏜組合機床的液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)課程設(shè)計
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1、 《液壓傳動課程設(shè)計》指導(dǎo)書 徐慧 編寫 湖南工學(xué)院 2010年11月修訂 第一部分:《液壓傳動課程設(shè)計》內(nèi)容 1、設(shè)計的臥式鉆鏜組合機床的液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)要求完成: 快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止;切削推力25000N,快進(jìn)行程400mm,工進(jìn)行程50mm,V快=6m/min、V工進(jìn)=0.05-0.10m/min,運動部件重G=9800N,試確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸。靜摩擦系數(shù):fj=0.2,動摩擦系數(shù):fd=0.1, 液壓缸機械效率:,快速起動時間不大于0.2s. 1、大泵,2
2、、小泵,3、濾油器,4、外控順序閥,5、15、單向閥, 6、溢流閥,,7、電液換向閥,8、單向行程調(diào)速閥,,9、壓力繼電器,10、主液壓缸,11、二位三通電磁換向閥,12、背大壓閥,13、二位二通換向閥,14、減壓閥,16、帶定位裝置的二位四通電磁換向閥,17、單向順序閥,18、定位液壓缸,19、夾緊液壓缸 A、工件夾緊:5YA通電 (1)、先定位: 壓力油→減壓閥14→單向閥15→電磁閥→定位缸19無桿腔 定位缸19有桿腔→電磁閥→油箱 (2)、再夾緊 工件定位后,壓力油升高到單向順序閥開啟的壓力,單向順序閥開啟, 壓力油→單向順序閥→夾緊缸18無桿腔 夾緊缸18有桿腔→電
3、磁閥→油箱 工件夾緊到位,壓力油壓力升高到壓力繼電器調(diào)定壓力,繼電器發(fā)信,1YA通電,主系統(tǒng)快進(jìn)。 B、快進(jìn):1YA通電,電液換向閥左位工作, 大泵→單向閥5→→電液換向閥7→行程閥14→主液壓缸無桿腔 小泵2→↑ 液壓缸有桿腔→電磁閥11→電液換向閥7→單向行程調(diào)速閥8→主缸(差動換接) C:工進(jìn): 3YA通電,切斷差動油路, 快進(jìn)行程到位,擋鐵壓下行程閥8,切斷快進(jìn)油路,3YA通電,切斷差動油路,快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn),液壓系統(tǒng)工作壓力升高到溢流閥5調(diào)定壓力,進(jìn)油路高壓油切斷單閥5供油路,打開外控順序閥4,大泵卸荷,接通經(jīng)背壓閥12通油箱油路
4、。 大泵→外控順序閥5(卸荷閥)→油箱(大泵卸荷) 小泵2→→電液換向閥7→單向行程調(diào)速閥8→主液壓缸無桿腔 主液壓缸有桿腔→電磁閥11→電液換向閥7→背壓閥12→油箱 D、快退:1YA斷電,2YA、3YA、4YA通電 工進(jìn)結(jié)束,液壓缸碰上死擋鐵,壓力升高到壓力繼電器調(diào)定壓力,壓力繼電器發(fā)出信息,1YA斷電,2YA、3YA、4YA通電 大泵→單向閥5→電液換向閥7→電磁閥11→主液壓缸有桿腔 小泵2→↑ 主液壓缸無桿腔→單向行程調(diào)速閥8→電液換向閥7→電磁閥13→油箱 小泵2→↑ 主液壓缸無桿腔快退到位碰行程開關(guān),行程開關(guān)發(fā)信,6YA通電,下步工件松夾。 E、工件
5、松夾:6YA通電 壓力油→減壓閥14→單向閥15→電磁閥→定位缸19和定位缸18的有桿腔 定位缸19無桿腔→電磁閥→油箱 夾緊缸18無桿腔→單向順序閥的單向閥→電磁閥→油箱 工件松夾后發(fā)出信息,操作人員取出工件。 一、行工況分析,確定液壓缸推力 1、工況分析及液壓缸的推力: (1)、工況分析 切削推力: F切=25000N 靜摩擦力: Fj= fjG= 動摩擦力: Fd= fdG= 啟動慣性力: Fg== (2)、液壓缸的推力(液壓缸效率) 啟動推力: F啟= Fj/η= 加速推力: F加=(Fd+Fg)/η= 快進(jìn)
6、推力: F快= Fd/η 工進(jìn)推力: F工=(F切+ Fd)/η= 反向啟動過程作用力與F啟、F加、F快大小相同,方向相反。 工況運行圖如下: 圖4-18:臥式鉆鏜組合機床液壓缸工況圖 二、確定液壓缸工作壓力、結(jié)構(gòu)尺寸、初定液壓缸流量 2、選取工作壓力及背壓力 F工==N 在-N之間,P1=3-4MPa 選取,P1=.MPa,為防止加工結(jié)束動力頭突然前沖, 設(shè)回油路有背壓閥或調(diào)速閥,取背壓P2=0.8 MPa。 3、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 取液壓缸無桿腔作工作腔列液壓缸力的平衡方程: 圖4-19:臥式鉆鏜組合機床液壓缸力的平衡
7、圖 F=P1A1- P2A2= A1(P1- P2 A2/ A1) 快進(jìn)速度V快=m/min,工進(jìn)速度V工進(jìn)=0.0m/min,相差很大,應(yīng)進(jìn)行差動換接,取k= A2/ A1=.,則: 取液壓缸筒標(biāo)準(zhǔn)值:D= d 取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)值: d= 4、認(rèn)證液壓缸筒壁厚 中低壓液壓系統(tǒng),由其切削加工性能確定液壓缸筒壁厚,按薄壁圓筒計算壁厚: 額定工作壓力: Pn=.MPa<16MPa 試驗壓力為: Py=1.5Pn=1.53.4=5.1MPa 許用應(yīng)力?。?
8、 ( 取安全系數(shù)n=5) 5、定液壓缸筒的長度 活塞桿工作行程: 活塞桿伸出長度不少于 取活塞桿長 取液壓缸筒長:L= 6、求最少活塞桿直徑 取 比80少.倍,穩(wěn)定性足夠安全可靠。 7、校核活塞桿的穩(wěn)定性 (1)、求活塞桿的臨界半徑 (2)、求活塞桿的臨界負(fù)載 選用45#鋼,取其柔性系數(shù) 液壓缸的安裝方式采用一端固定,一端自由,其末端系數(shù) 活塞桿細(xì)長比: ?。? 45#鋼的彈性模量:取 活塞桿橫截面慣性矩: 活塞桿伸出長度:L= 該液壓缸活
9、塞桿的穩(wěn)定性能好,可靠性高。 (3)、求活塞桿臨界負(fù)載的安全系數(shù) 其安全系數(shù):nk= 8、液壓缸各截面積 = ?。? ?。? 9、初定液壓缸流量 快進(jìn): = = = 工進(jìn)=: 10、液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表 工 況 負(fù) 載 (N) 液 壓 缸 計算公式 油壓力 P1105 回油壓力 P2105 輸入流量 Q(L/min) 入功率 P(kw) 快進(jìn) 差動 啟動 P1=(Fi+△pA2)/A3 加速 恒速
10、 Q=(A1-A2)v快 P=p1Q 工 進(jìn) P1=(Fi+p2A2)/A1 Q=v工A1 P=p1Q工 快退 啟動 加速 恒速 P1=(Fi+p2A1)/A2 Q=A2v快 P=p2Q 三、確定定位夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸及流量 1、定位夾緊力設(shè)計計算 K1—安全系數(shù) K2—加工系數(shù) K3—刀具鈍化系數(shù) K4—斷位切削系數(shù) 根據(jù)實用經(jīng)驗,夾緊
11、支撐系數(shù)f1=0.2,f2=0.7 根據(jù)實用經(jīng)驗,推薦夾緊工作壓力P夾=20105Pa 取兩個液壓缸筒直徑標(biāo)準(zhǔn)值: D= 設(shè)定活塞桿承受拉力,取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)直徑: d= Q夾= 四、設(shè)計臥式鉆鏜組合機床的液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)圖 電磁鐵動作表 動 作 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA DP1 DP2 工件夾緊 + ?。? 快 進(jìn) + 工 進(jìn) ?。? + ?。? 快 退 +
12、+ 工件松夾 + 五、液壓元件設(shè)計計算與選擇 1、液壓泵工作壓力、流量、驅(qū)動功率計算 (1)、高壓小流量泵工作壓力計算 高壓小流量泵工作循環(huán)過程中,最大工作壓力,采用調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速,設(shè)定工進(jìn)最大壓力損失為,則 (2)、低壓大流量泵工作壓力計算 低壓大流量泵的快速進(jìn)退工作表得知快退工作壓力為,高于快進(jìn)工作壓力取為快速進(jìn)給工作壓力, 設(shè)定快進(jìn)最大壓力損失為,則: = (3)、液壓泵的流量及規(guī)格 由工況表得知快速進(jìn)給流量為 工進(jìn)最大流量,溢流閥最少穩(wěn)定流量為,即高壓小流量泵的流量最少要,選YB-D/,額定壓力,
13、轉(zhuǎn)速。 (4)、電動機的驅(qū)動功率 從液壓缸的負(fù)載、壓力、流量、功率的工況表得知,液壓缸最大輸出功率為: 快速進(jìn)退最大工作壓力:=, 取電機效率:,則電動機的驅(qū)動功率為 選型交流異步電動機。 2、確定液壓缸的輸入輸出流量和移動速度 工步 輸入流量L/min 輸出流量L/min 移動速度 m/min 快 進(jìn) 工 進(jìn) 快 退 3、根據(jù)工作壓力和通流量選取液壓元件 序號 元件名稱 實際通流量 元件規(guī)格 數(shù)量 備 註 01 雙聯(lián)葉片泵 L/min YB-D3
14、6/5 1 02 濾油器 L/min WU-63F 1 03 油 箱 L/min(容積) 1 自制(300L/min) 04 外控順序閥 L/min X4F-B20D-Y1 1 05 單向閥 L/min DF-B20H2 1 06 先導(dǎo)式溢流閥 L/min YFB6B 1 07 電液換向閥 L/min
15、 34EYOB25H-T 1 08 單向程行調(diào)速閥 ≤1L/min 1QCA3-D16 1 09 壓力繼電 DP-63型 2 10 液壓缸(主缸) 1 11 電磁換向閥 L/min 23E1B25C 1 12 P型背壓閥 ≤1L/min P-D6B 1
16、 13 電磁閥 L/min 22E1B25C 1 14 減壓閥 L/min JF3-C10B 1 15 單向閥 L/min DF-B10H2 1 16 電磁換向閥 L/min 24EB10H-ZZ 1 17 單向順序閥 19L/min XD2F-B10E-Y1 1 18 夾緊液壓缸
17、 1 19 定位液壓缸 1 20 壓力表開關(guān) YK2-6 1 (圖上未標(biāo)) 3、油管尺寸 按標(biāo)準(zhǔn)化元件計算液壓油管內(nèi)徑尺寸如下: = 取液壓油管內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)值 d=20 (外徑 d=25) 4、油箱容積 V== 六、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證 1、液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核 (1)、系統(tǒng)快進(jìn)液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核 A、進(jìn)油路壓力損失 經(jīng)計算油管內(nèi)徑d=,液壓裝置未安裝前,設(shè)置進(jìn)、回油管長度L=.m,選取L-AN32號機油400C的運動粘度 1)、
18、進(jìn)油路流態(tài)判別 ?。? =< 為層流 2)、進(jìn)油路沿程阻力損失 3)、進(jìn)油路局部阻力損失 = 4)、進(jìn)油路液壓閥阻力損失 = 5)、進(jìn)油路總阻力損失 ?。? B、回油路壓力損失 1)、回油路流態(tài)判別 = =< 為層流 2)、回油路沿程阻力損失 3)、回油路局部阻力損失 ?。? 4)、回油路液壓閥阻力損失 = 5)、回油路總阻力損失 = C、系統(tǒng)快進(jìn)總壓力損失 = D、系統(tǒng)快進(jìn)液壓泵工作壓力 = 系統(tǒng)快進(jìn)工作性能穩(wěn)定可靠。 (2)、系統(tǒng)工進(jìn)液壓泵工作壓力穩(wěn)定性校核 A、系統(tǒng)工進(jìn)液壓泵壓力損失 工進(jìn)流量,其沿程、
19、局部壓力損失可略去不計,只有調(diào)速閥、背壓閥的壓力損失納入計算如下: ?。? B、系統(tǒng)工進(jìn)高壓小流量液壓泵工作壓力 = 系統(tǒng)工進(jìn)工作性能穩(wěn)定可靠。 (3)、校核系統(tǒng)驅(qū)動電機功率 選型交流異步電動機,系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定。 2、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核 (1)、系統(tǒng)效率 1)、快進(jìn)、工進(jìn)、快退時間 由設(shè)計依據(jù),主液壓缸快進(jìn)行程cm,工進(jìn)行程cm,則 快進(jìn)時間: 工進(jìn)時間: 快退時間: 2)、快進(jìn)、工進(jìn)、快退所占的時間效率 快進(jìn)時間效率: 工進(jìn)時間效率: 快退時間效率: 快進(jìn)快退占進(jìn)給決時間的16.36%,系統(tǒng)熱能穩(wěn)定性校核主要校核工進(jìn)時區(qū)。 3)、系統(tǒng)工進(jìn)
20、效率 系統(tǒng)輸出功率: = 系統(tǒng)輸入功率: 系統(tǒng)工進(jìn)效率: = (2)、系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核 工進(jìn)時間30.00s,占總進(jìn)給時間35.87s的83.64%,是系統(tǒng)熱能工況的穩(wěn)定性校核區(qū)域。 液壓缸工進(jìn)負(fù)載: F工=(F切+ Fd)/η= 大進(jìn)給速度: 系統(tǒng)輸出功率: 系統(tǒng)輸入功率: 系統(tǒng)能耗功率: 系統(tǒng)工質(zhì)升高的溫度: 通過校核,該液壓系統(tǒng)在夏季具有良好的工作穩(wěn)定性,符合可靠性設(shè)計。 七、設(shè)計說明書要求完成: (1)、求出液壓缸快進(jìn)、工進(jìn)、快退推力,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退工作循環(huán)圖,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退液壓缸推力循環(huán)圖,繪制快進(jìn)、工
21、進(jìn)、快退液壓缸速度循環(huán)圖及液壓系統(tǒng)圖; (2)、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸,液壓泵的流量,系統(tǒng)輸入輸出功率和系統(tǒng)的效率; (4)、列出液壓元件規(guī)格表 (5)、進(jìn)行液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校核,確定液壓系統(tǒng)工作狀態(tài),油液發(fā)熱升溫狀態(tài),其中包括油箱體積; (6)、用3# 圖紙繪制液壓系統(tǒng)圖。 2、設(shè)計一臺YA32-1000KN型四柱萬能液壓機,設(shè)該四柱萬能液壓機下行移動部件重G=1噸,下行行程1.0-1.2m,其液壓系統(tǒng)圖如下 YA32-1000KN型四柱萬能液壓機 1、主液壓
22、泵(恒功率輸出液壓泵),2、齒輪泵,3、電機,4、濾油器,5、7、8、22、25、溢流閥,6、18、24、電磁換向閥,9、21、電液壓換向閥,10、壓力繼電器,11、單向閥,12、電接觸壓力表,13、19、液控單向閥,14、液動換向閥,15、順序閥,16上液壓缸,17、順序閥,20、下液壓缸,23節(jié)流器,26、行程開關(guān) A、啟動:電磁鐵全斷電,主泵卸荷。 主泵(恒功率輸出)→電液換向閥9的M型中位→電液換向閥21的K型中位→T B、液壓缸16活塞快速下行: 2YA、5YA通電,電液換向閥9右位工作,道通控制油路經(jīng)電磁換向閥18,打開液控單向閥19,接通液壓缸16下腔與液控單向閥19的通
23、道。 進(jìn)油路:主泵(恒功率輸出)→電液換向閥9→單向閥11→液壓缸16上腔 回油路:液壓缸16下腔→電液換向閥9→電液換向閥21的K型中位→T 液壓缸活塞依靠重力快速下行:大氣壓油→吸入閥13→液壓缸16上腔的負(fù)壓空腔 A、 液壓缸16活塞接觸工件,開始慢速下行(增壓下行): 液壓缸活塞碰行程開關(guān)2XK使5YA斷電,切斷液壓缸16下腔經(jīng)液控單向閥19快速回油通路,上腔壓力升高,同時切斷(大氣壓油 →吸入閥13 →上液壓缸16上腔)吸油路。 進(jìn)油路:主泵(恒功率輸出)→電液換向閥9→單向閥11→液壓缸16上腔 回油路: 液壓缸16下腔→順序閥17→電液換向閥9→電液換向閥21的
24、K型中位→T D、保壓: 液壓缸16上腔壓力升高達(dá)到預(yù)調(diào)壓力,電接觸壓力表12發(fā)出信息,2YA斷電,液壓缸16進(jìn)口油路切斷,(單向閥11 和吸入閥13的高密封性能確保液壓缸16活塞對工件保壓,利用液壓缸16上腔壓力很高,推動液動換向閥14下移,打開外控順序閥15,防止控制油路使吸入閥1誤動而造成液壓缸16上腔卸荷) 當(dāng)液壓缸16上腔壓力降低到低于電接觸壓力表12調(diào)定壓力,電接觸壓力表12又會使2YA通電,動力系統(tǒng)又會再次向液壓缸16上腔供應(yīng)壓力油……。 主泵(恒功率輸出)主泵→電液換向閥9的M型中位→電液換向閥21的K型中位→T,主泵卸荷 。 E、保壓結(jié)束、液壓缸16上腔卸荷后: 保
25、壓時間到位,時間繼電器發(fā)出信息, 1YA通電(2TA斷電),液壓缸16上腔壓力很高,推動液動換向閥14下移,打開外控順序閥15,主泵1→電液壓換向閥9的大部分油液經(jīng)外控順序閥15流回油箱,壓力不足以立即打開吸入閥13通油箱的通道,只能先打開吸入閥13的卸荷閥(或叫卸荷閥的卸荷口),實現(xiàn)液壓缸16上腔(只有極小部分油液經(jīng)卸荷閥口回油箱)先卸荷,后通油箱的順序動作,此時: 主泵1大部分油液→電液壓換向閥9→外控順序閥15→T F、液壓缸16活塞快速上行: 液壓缸16上腔卸壓達(dá)到吸入閥13開啟的壓力值時,液動換向閥14復(fù)位,外控制順序閥15關(guān)閉,切斷主泵1大部分油液→電液換向閥9→外控順
26、序閥15→T的油路,實現(xiàn): 進(jìn)油路:主泵1→電液換向閥9→液控單向閥19→液壓缸16下腔 回油路:液壓缸16上腔→吸入閥13→T G、頂出工件: 液壓缸16活塞快速上行到位,碰行程開關(guān)1XK,1YA斷電,電液換向閥9復(fù)位,4YA通電,電液換向閥21右位工作 進(jìn)油路:主泵1→電液換向閥9的M型中位→電液換向閥21→液壓缸20下腔 回油路:液壓缸20上腔→電液換向閥21→T H、頂出活塞退回:3YA通電,4YA斷電,電液換向閥21左位工作 進(jìn)油路:主泵1→電液換向閥9的M型中位→電液換向閥21→液壓缸20有桿腔 回油路:液壓缸20無桿腔→電液換向閥21→T K、壓邊浮動拉伸:
27、 薄板拉伸時,要求頂出液壓缸20無桿腔保持一定的壓力,以便液壓缸20活塞能隨液壓缸16活塞驅(qū)動動模一同下行對薄板進(jìn)行拉伸,4YA通電,電液壓換向閥21右位工作,6YA通電,電磁閥24工作,溢流閥25調(diào)節(jié)液壓缸20無桿腔油墊工作壓力。 進(jìn)油路:主泵1→電液換向閥9的M型中位→電液換向閥21→液壓缸20無桿腔 吸油路:大氣壓油→電液壓換向閥21→填補液壓缸20有桿腔的負(fù)壓空腔 設(shè)計說明書要求完成: (1)、求出液壓缸快進(jìn)、工進(jìn)、快退推力,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退工作循環(huán)圖,,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退推力循環(huán)圖,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退速度循環(huán)圖及液壓系統(tǒng)圖; (2)、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸,液壓泵
28、的流量,系統(tǒng)輸入輸出功率和系統(tǒng)的效率; (4)、列出液壓元件規(guī)格表 (5)、進(jìn)行液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校核,確定液壓系統(tǒng)工作狀態(tài),油液發(fā)熱升溫狀態(tài),其中包括油箱體積; (6)、用3# 圖紙繪制液壓系統(tǒng)圖。 YA32-5000KN四柱壓機液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 <1>設(shè)計一臺YA32-5000KN型四柱萬能液壓機,設(shè)該四柱萬能液壓機下行移動部件重G=1噸,下行行程1.0-1.2m, 一、液壓系統(tǒng)最高工作壓力P=32mPa 一般選用P=20-25mPa; 主液壓缸公稱噸位5000KN; 主液壓缸用于沖壓的壓制力與回程力之比為5-10%,塑料制品的壓制力與回 程力之比為2%,取1000K
29、N; 頂出缸公稱頂出力取主缸公稱噸位的五分之一,取1000KN; 頂出缸回程力為主液壓缸公稱噸位的十五分之一 , 315KN。 行程速度 主液壓缸 快速空行程 V=60mm/s 工作行程 V=10mm/s 回程 V=60mm/s 頂出液壓缸 頂出行程 V=60mm/s 回程 V=120mm/s 4、油箱體積 低壓系統(tǒng) V=(3-6)qp 中壓系統(tǒng) V=(5-8)qp 高壓系統(tǒng) V=(8-12)qp 二、設(shè)計計算主液壓缸
30、、頂出液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸: 1、主液壓缸 A、主液壓缸內(nèi)徑D: 根據(jù)GB/T2346-1993,取標(biāo)準(zhǔn)值 D主 = B、主液壓缸活塞桿徑d: 根據(jù)GB/T2346-1993,取標(biāo)準(zhǔn)值 C、主液壓缸有效面積: D、主液壓缸實際壓制力和回程力: E、主液壓缸的工作力: (1)、主液壓缸的平衡壓力 (2)、主液壓缸工進(jìn)作壓力 (3)、主液壓缸回程壓力 2、頂出液壓缸 A、頂出液壓缸內(nèi)徑: 根據(jù)GB/T2346-1993,取標(biāo)準(zhǔn)值 B、頂出液壓缸活塞桿徑d頂: 根據(jù)GB/T2346-1993,取標(biāo)準(zhǔn)值
31、 C、頂出液壓缸有效面積: D、頂出液壓缸實際頂出力和回程力: E、主液壓缸的工作力: 三、液壓缸運動中的供油量 A、主液壓缸的進(jìn)出油量 1、主液壓缸空程快速下行的進(jìn)出油量: 2、主液壓缸工作行程的進(jìn)出油量: 3、主液壓缸回程進(jìn)出油量: B、頂出液壓缸的進(jìn)出油量 1、頂出液壓缸頂出行程的進(jìn)出油量: 2、頂出液壓缸退回行程的進(jìn)出油量: 四、確定快速空程供油方式,液壓泵的規(guī)格,驅(qū)動電機功率 1、液壓系統(tǒng)快速空程供油方式: 由于供油量大,不宜采用由液壓泵供油方式,利用主液壓缸活塞等自重快速下
32、行,形成負(fù)壓空腔,通過吸入閥從油箱吸油,同時使液壓系統(tǒng)規(guī)格降低檔次。 2、選定液壓泵的流量及規(guī)格: 設(shè)計的液壓系統(tǒng)最高工作壓力主液壓缸工作行程,主液壓缸的無桿腔進(jìn)油量為: 主液壓缸的有桿腔進(jìn)油量為: 頂出液壓缸頂出行程的無桿腔進(jìn)油量為: 設(shè)選主液壓缸工作行程和頂出液壓缸頂出行程工作壓力最高()工件頂出后不需要高壓。主液壓缸工作行程(即壓制)流量為118L/min,主液壓缸工作回程流量為L/min,選用BGY14-1B型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵。雖然在只有L/min,主液壓缸活塞返回速度有所降低,在工作壓力為時,流量降低40%,仍可獲L/min的流量,基本滿足主液壓缸工
33、作回程L/min、滿足工進(jìn)流量118L/min的進(jìn)給設(shè)計要求。由于選用電液比例控制,獲節(jié)能高效效益。 3、液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇: 主液壓缸的壓制與頂出液壓缸的頂出工作壓力均為P=25106;主液壓缸回程工作壓力為P=Pa頂出液壓缸退回行程工作壓力Pa,液壓系統(tǒng)允許短期過載,因此,快速進(jìn)退選P=Pa,q=200L/min, 工進(jìn)選P=25106Pa,q=L/min,液壓泵的容積效率ηv=0.92,機械效率ηm=0.95,兩種工況電機驅(qū)動功率為: P工 > P快 電動機允許短期過載,選取KW的型電機。若設(shè)定工作壓力在 (25-32)106Pa, 選取KW的型電機。
34、五、設(shè)計選取液壓系統(tǒng)圖 1、液液壓系統(tǒng)圖: 2、電磁鐵動作表: 動 作 順 序 1yA 2yA 3yA 4YA 5YA 6YA 7YA 主 液 壓 缸 快速下行 + + 慢速加壓 + ?! ? 卸壓回程 + + ?! ≈? 頂 出 缸 頂 出 + 退 回 + + 壓
35、 邊 + 浮動拉伸 + 3、油箱容積: 上油箱容積: 下油箱容積: 上油箱容積 五、計算和選取液壓元件 液壓缸流量表: 動 作 順 序 流進(jìn) L/min 流出 L/min 主液 壓缸 快速下行 xxx+xxx=xxx xxx 工作行程 xxx xxx 回 程 xxx xxx 頂出 液壓缸 頂出行程 xxx xxx 退回行程 xxx xxx
36、 液壓元件表 序號 元 件 名 稱 實際流量 規(guī) 格 備 注 1 斜盤式軸向柱塞泵 xxxL/min xxxBGY14-1B 2 齒輪泵 xxxL/min CB-xx 3 電動機 選取KW的型電機 4 濾油器 xxxL/min WU-xxx180F 5 先導(dǎo)式溢流閥 xxxLmin FY-BxxH 6 二位二通電磁
37、換向閥 xxxL/min 22D-xxB 7 遠(yuǎn)程調(diào)壓閥 xxL?min FY-xxB 8 直動式溢流閥 xxL/min Y-HbxF 9 三位四通電液換向閥 xxxL/min 34BYM-Hxx-T 10 壓力繼電器 IPD01- Hc6L-Y2 11 單向閥 xxL/min DFBxxK3 12 電接觸壓
38、力表 KF-L8/30E 13 吸入閥(液控單向閥) xxxL/min 自制 可外購 14 二位三通液動換向閥 xxxL/min 23Y-xxB 15 卸荷閥(外控序閥) xxxL/min X4F-BxxD-Y 16 主液壓缸 外購 17 內(nèi)控外泄式順序閥 xxxL/min X2F-B
39、xxF-Y1 18 二位四通電磁換向閥 xxxL/min 24D-xxB 19 頂出液壓缸 外購 20 液控單向閥 xxxL/min DFY-BxxH2 21 三位四通電液換向閥 xxxL/min 34BYK-Hxx-T 22 先導(dǎo)式溢流閥 xxxL/min FY-BxxH 23 阻尼器 自制
40、 可外購 24 二位二通電磁換向閥 xxxL/min 22D-xxB 25 直動式溢流閥 xxL/min 六、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證 YA32-5000KN型四柱萬能液壓機的液壓系統(tǒng)的動力機構(gòu),采用xxxBGY14-1B型 電液比例控制斜盤式軸向變量柱塞泵,選用電液比例控制的變量泵和液壓缸組成容積 調(diào)速系統(tǒng),無節(jié)流損失,系統(tǒng)高效節(jié)能。 <2>設(shè)計一臺YA32-3150KN型四柱萬能液壓機,設(shè)該四柱萬能液壓機下行部件G=1.5噸,下行行程1.2m-1.5m,其液壓系統(tǒng)圖如下:
41、 3150KN通用壓機液壓系統(tǒng)圖 1、 主液壓泵,2、齒輪泵,4、濾油器,5、電液比例溢流閥,6、20、21、溢流閥,7、17、電液換向閥, 8、單向閥,9、電接觸壓力表,10、外控順序閥 11、13、液控單向閥,12、19、電磁閥, 14、順序閥,15、主液壓缸,,16頂出缸,18、液壓缸,22、行程開關(guān) A、啟動:電磁鐵全斷電,主泵卸荷。 主泵(恒功率輸出)→電液換向閥7的M型中位→電液換向閥21的K型中位→T B、液壓缸16活塞快速下行: 2YA、5YA通電,電液換向閥7右位工作,控制油路經(jīng)電磁換向閥12,打開液控單向閥13,接通液壓缸16下腔與液控單向閥
42、19的通道。 進(jìn)油路:主泵(恒功率輸出)→電液換向閥7→單向閥8→液壓缸15上腔 回油路:液壓缸15下腔→電液換向閥7→電液換向閥17的K型中位→T 液壓缸活塞依靠重力快速下行形成負(fù)壓空腔:大氣壓油→吸入閥11→液壓缸15上腔的負(fù)壓空腔 B、 液壓缸15活塞接觸工件,慢速下行(增壓行程): 液壓缸活塞碰行程開關(guān)2XK使5YA斷電,切斷液壓缸15下腔經(jīng)液控單向閥13快速回油通路,上腔壓力升高,同時切斷(大氣壓油 →吸入閥11 →上液壓缸15上腔)吸油路。 進(jìn)油路:主泵(恒功率輸出)→電液換向閥7→單向閥8→液壓缸15上腔 回油路: 液壓缸15下腔→順序閥14→電液換向閥7→電液
43、換向閥17的K型中位→T D、保壓: 液壓缸15上腔壓力升高達(dá)到預(yù)調(diào)壓力,電接觸壓力表9發(fā)出信息,2YA斷電,液壓缸15進(jìn)口油路切斷,(單向閥8 和吸入閥11的高密封性能確保液壓缸15活塞對工件保壓,利用液壓缸11上腔壓力很高,打開外控順序閥10的目的是防止控制油路使吸入閥11誤動而造成液壓缸15上腔卸荷) 當(dāng)液壓缸15上腔壓力降低到低于電接觸壓力表9調(diào)定壓力,電接觸壓力表9又會使2YA通電,動力系統(tǒng)又會再次向液壓缸15上腔供應(yīng)壓力油……。 主泵(恒功率輸出)主泵→電液換向閥7的M型中位→電液換向閥17的K型中位→T,主泵卸荷 。 E、保壓結(jié)束、液壓缸15上腔卸荷后: 保壓時間到位,
44、時間繼電器發(fā)出信息, 1YA通電(2TA斷電),液壓缸15上腔壓力很高,打開外控順序閥10,主泵1→電液壓換向閥7的大部分油液經(jīng)外控順序閥10流回油箱,壓力不足以立即打開吸入閥11通油箱的通道,只能先打開吸入閥11的卸荷閥(或叫卸荷閥的卸荷口),實現(xiàn)液壓缸15上腔(只有極小部分油液經(jīng)卸荷閥口回油箱)先卸荷,后通油箱的順序動作,此時: 主泵1大部分油液→電液壓換向閥7→外控順序閥10→T F、液壓缸15活塞快速上行: 液壓缸15上腔卸壓達(dá)到吸入閥11開啟的壓力值時,外控制順序閥15關(guān)閉,切斷主泵1大部分油液→電液換向閥7→外控順序閥10→T的油路,實現(xiàn): 進(jìn)油路:主泵1→電液換向閥
45、7→液控單向閥13→液壓缸15下腔 回油路:液壓缸15上腔→吸入閥11→T G、頂出工件: 液壓缸15活塞快速上行到位,碰行程開關(guān)1XK,1YA斷電,電液換向閥7復(fù)位,4YA通電,電液換向閥17右位工作 進(jìn)油路:主泵1→電液換向閥7的M型中位→電液換向閥17→液壓缸16下腔 回油路:液壓缸16上腔→電液換向閥17→T H、頂出活塞退回:3YA通電,4YA斷電,電液換向閥17左位工作 進(jìn)油路:主泵1→電液換向閥7的M型中位→電液換向閥17→液壓缸16有桿腔 回油路:液壓缸16無桿腔→電液換向閥17→T K、壓邊浮動拉伸: 薄板拉伸時,要求頂出液壓缸16無桿腔保持一定的壓力,以
46、便液壓缸16活塞能隨液壓缸15活塞驅(qū)動動模一同下行對薄板進(jìn)行拉伸,4YA通電,電液壓換向閥17右位工作,6YA通電,電磁閥19工作,溢流閥21調(diào)節(jié)液壓缸16無桿腔油墊工作壓力。 進(jìn)油路:主泵1→電液換向閥7的M型中位→電液換向閥17→液壓缸16無桿腔 吸油路:大氣壓油→電液壓換向閥17→填補液壓缸16有桿腔的負(fù)壓空腔 設(shè)計說明書要求完成: (1)、求出液壓缸快進(jìn)、工進(jìn)、快退推力,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退工作循環(huán)圖,,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退推力循環(huán)圖,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退速度循環(huán)圖及液壓系統(tǒng)圖; (2)、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸,液壓泵的流量,系統(tǒng)輸入輸出功率和系統(tǒng)的效率; (4)、列出液
47、壓元件規(guī)格表 (5)、進(jìn)行液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校核,確定液壓系統(tǒng)工作狀態(tài),油液發(fā)熱升溫狀態(tài),其中包括油箱體積; (6)、用3# 圖紙繪制液壓系統(tǒng)圖。 3、設(shè)計一臺YA32-1000KN型四柱立式液壓板料彎拆成型機,液壓板料彎拆成型機工作循環(huán)為:快速下行→慢速加→快速提升回程。最大彎曲壓制力1000103N,上下移動滑塊重G=15000N,快速下行行程600mm,慢速下行行程300mm,快速下行速度V快=25mm/s,慢速下行速度V慢=10mm/s,制動時間△t=0.2s,上下移動滑塊液壓支撐平衡,其液壓系統(tǒng)圖如下:
48、1、柱塞變量泵,2、單向閥,3、電液比例溢流閥,4、減壓閥,5、電液換向閥,6、電磁換向閥,7、液控單向閥,8、10、順序閥,9、外控順序閥,11、電接觸壓力表,12、吸入閥,13、主液壓缸 A、啟動:電磁鐵全不通電,主泵卸荷。 柱塞變量泵1的工作壓力受電磁比例溢流閥3控制,經(jīng)單閥2卸荷。 B、快速下行: 2YA通電,電液換向閥5右位工作 經(jīng)減壓閥減壓的控制油路打開液控單向閥7,勾通液壓缸13下腔回油路,柱塞變量泵1供應(yīng)的壓力油經(jīng)電液換向閥5進(jìn)入液壓缸13的柱塞缸,液壓缸13下腔回油經(jīng)液控單向閥7、電磁換向閥6流回油箱;液壓缸13活塞快速下行,上腔形成負(fù)壓空腔,大氣壓著油液
49、經(jīng)吸入閥12填補液壓缸13上腔的負(fù)壓空腔。 C、慢速下行:2YA、3YA通電 四柱立式液壓板料彎拆成型機的液壓缸13活塞下行到位,接觸工件,3YA通電,切斷液壓缸13活塞快速下行油路通道,增壓缸13上腔的進(jìn)油路壓力升高到順序閥10打開,柱塞變量泵1供應(yīng)的壓力油經(jīng)順序閥10、電液換向閥5進(jìn)入液壓缸13上腔,進(jìn)入液壓缸13的柱塞缸的進(jìn)油路不變,液壓缸13下腔回油經(jīng)順序閥8、電液換向閥5流回油箱,電接觸壓力表對工件變形進(jìn)行保壓,保壓時間由時間繼電器控制。 D、保壓結(jié)束、泄壓、液壓缸活塞返回行程: 時間繼電器發(fā)出信息,1YA通電(2TA、3YA斷電),電液換向閥5左位工作。 與高壓狀態(tài)的液壓
50、缸13上腔連接的外控順序閥9控制油路打開了外控順序閥9,柱塞變量泵1供應(yīng)壓力油經(jīng)電液壓換向閥5后,由于液壓缸13上腔處于高壓狀態(tài),大部分油液經(jīng)外控順序閥9流回油箱,只有少部分受控制壓力油先打開吸入閥12的卸荷閥,讓高壓狀態(tài)的液壓缸13上腔經(jīng)吸入閥12的卸荷閥(或叫卸荷口)卸荷后,隨著液壓缸13上腔壓力的降低,外控順序閥9關(guān)閉,吸入閥12通道打開,勾通液壓缸13上腔、吸入閥12與油箱的通路。柱塞變量泵1供應(yīng)的壓力油經(jīng)電液壓換向閥5、液控單向閥7進(jìn)入液壓缸13下腔,推動液壓缸13活塞上行,液壓缸13上腔油液經(jīng)吸入閥12回油箱;液壓缸13的柱塞缸回油經(jīng)電液壓換向閥5流回油箱,液壓缸13的活塞快速返回
51、行程。 板料折彎成型機液壓系統(tǒng)設(shè)計計算 設(shè)計一臺四柱立式板料折彎成型機液壓系統(tǒng),液壓板料彎拆成型機工作循環(huán)為:快速下行→慢速加工→快速提升回程。最大彎曲壓制力506N,上下移動滑塊重G=15000N,快速下行行程1000mm-800mm,慢速下行行程30mm-60mm,快速下行速度V快下=24mm/s,慢速下行速度V慢=15mm/s,快速上行速度V快上=55mm/s,快速上行行L=1000mm,程制動時間△t=0.2s,上下移動滑塊液壓支撐平衡。 一、負(fù)載及運動分析 液壓板料彎拆成型機上下移動滑塊在立式四柱上作直線往復(fù)行程運動,應(yīng)采用單活塞桿液壓缸。按技術(shù)要求,按已知
52、參數(shù)求出液壓缸各工況外負(fù)載如下: 表1:液壓缸外負(fù)載分析計算表 工 況 計 算 公 式 外負(fù)載/N 不計摩擦力,快速下降負(fù)載為零。 設(shè)定初加壓為5000KN的10%。 快速下行 啟加速度 勻 速 ____ 慢速彎折 初 壓 F2=Fmax10% 終 壓 F3=Fmax 快速返回 啟 加 F4= 勻 速 F5=G 制 動 F6= 表2:板料折彎成型機各種工況持續(xù)時間 工 況 計 算 式 時間/s 說 明
53、 快 速 下 行 t1=L1v1= 彎折時間分兩階段,初彎行程為60mm,終彎行程為30mm。 慢速彎折 初 壓 T2=L2v2= 終 壓 T3=L2v2= 快 速 回 程 T4=L3v3= 利用上述負(fù)載速度數(shù)據(jù)繪制負(fù)載速度圖如下: 二、選取液壓缸參數(shù),確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸 四柱立式板料折彎成型機屬于液壓機類,其工作壓力在20-32MPa之間,預(yù)選液壓缸的工作壓力P1=25mPa,以無桿腔為工作腔。設(shè)置液壓缸豎直工作,采用液壓順序閥平衡滑塊自重,則液壓缸無桿腔內(nèi)徑為: 根據(jù)GB/T2346-1993,取標(biāo)準(zhǔn)值 D = 根據(jù)液
54、壓缸快速下行與快速上行的速度比確定液壓缸活塞桿直徑d: 取標(biāo)準(zhǔn)值 取快速進(jìn)給柱塞液壓缸直徑: 液壓缸有效面積為: 快速進(jìn)給的柱塞液壓缸面積: 表3:液壓缸工作循環(huán)進(jìn)給中的壓力與流量計算如下表 工 作 階 段 計 算 公 式 負(fù)載F/N 工作壓力p /Pa 輸入流量q 及功率 L/min Pq (Kw) 快速下行 啟 動 , q=v1A1 恒 速 6 慢速下行 初 壓 , q=v2A1
55、 終 壓 .→0 快速退回 啟 動 , q=v3A2 恒 速 制 動 二、液壓缸的工作壓力、流量計算 1、液壓缸的平衡壓力 為了安全地工作,取背壓: 2、快速下行 3、液壓缸工進(jìn)作壓力 (1)、初壓 ( 3)、終壓 4、液壓缸回程壓力 (1)、啟動: (2)、恒速: (3)、制動: 5、液壓缸流量計算 (1)、液壓缸快速下行行程
56、 (2)、快速下行行程柱塞液壓缸流量 (3)、工作進(jìn)給行程 ?。?)、快速返回行程 6、功率計算
57、
58、 (1)、液壓缸快速下行功率 (2)、液壓缸初壓功率 (3)、液壓缸終壓功率 (4)、液壓缸快速上行功率 三、確定快速空程供油方式,液壓泵的規(guī)格,驅(qū)動電機功率 1、液壓系統(tǒng)快速空程供油方式: 由于供油量大,不宜采用由液壓泵供油方式,利用主液壓缸活塞等自重快速下行,形成負(fù)壓空腔,通過吸入閥從油箱吸油,同時使液壓系統(tǒng)規(guī)格降低檔次。 2、選定液壓泵的流量及規(guī)格: 設(shè)計的液壓系統(tǒng)最高工作壓力
59、在主液壓缸工作行程,主液壓缸的無桿腔進(jìn)油量為: 主液壓缸的有桿腔進(jìn)油量為: 主液壓缸的有桿腔進(jìn)油量為: 液壓缸設(shè)計工作行程的工作壓力()。壓制流量為L/min,液壓缸工作回程流量為L/min,選用BGY14-1B型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵??焖傩谐淘O(shè)計工作壓力選,液壓缸初壓工作壓力為,流量L/mi;升高到.mPa,流量降低40%,仍可獲L/min的流量,基本滿足工進(jìn)流量需要,比設(shè)計的L/min,只差9.1L/min,選BGY14-1B型電液比例斜盤式軸向變量柱塞泵就顯然過大了。選用電液比例控制實現(xiàn)容積調(diào)速,節(jié)能高效效益。 3、液壓泵的驅(qū)動功率及電動機的選擇:
60、 表4:液壓系統(tǒng)壓力、流量、功率表 工 作 階 段 計 算 公 式 負(fù)載F/N 工作壓力p /Pa 輸入流量q 及功率 L/min Pq (Kw) 快速下行 啟 動 , q=v1A1 恒 速 慢速下行 初 壓 , q=v2A1 終 壓 →0 快速退回 啟 動 , q=v3A2 恒 速 制 動 液壓缸的壓制工作壓力為P=mPa;液壓缸回程工作壓力為P=0.
61、mPa快速進(jìn)退選P=.106Pa,q=L/min, 工進(jìn)選P=.106Pa,q=L/min,液壓泵的容積效率ηv=0.92,機械效率ηm=0.95,兩種工況電機驅(qū)動功率為: 按等值功率計算: K——電動機過載系數(shù) 直流電動機K=1.8-2.5,若考慮到網(wǎng)絡(luò)電壓波動,一般取 K=1.5-2.0 取 選取液壓泵的驅(qū)動電機,首先應(yīng)考慮等值功率和運動循環(huán)動作階段的最大功率。本課題運動循環(huán)動最大功率是終壓功P=KW,持續(xù)時間只有2秒鐘時間,不在電動機允許的短期過載范圍內(nèi),不能按等值功率計值的短期過載處理,也不能按運動循環(huán)選取BGY14-1B型電液比例斜盤式
62、軸向變量柱塞泵電動機的最大驅(qū)動功率,只能按短折算系數(shù)為1.7的短期過載設(shè)計,選取KWY280M-2型交流異步電動機驅(qū)動液壓泵。 四、設(shè)計選取液壓系統(tǒng)圖 1、液液壓系統(tǒng)圖: 2、電磁鐵動作表: 表5:電磁鐵動作表 名 稱 1YA 2YA 3YA 快速下行行程 + + 壓制行程 + 快速上行行程 + 3、油箱容積: 上油箱容積: 下油箱容積: 五、計算和選取液壓元件 表6: 液壓缸流量表
63、 工 作 階 段 計 算 公 式 流 量 L/min 輸 入 輸 出 快速下行 啟 動 q=v1A1 恒 速 慢速下行 初 壓 q=v2A1 終 壓 快速退回 啟 動 q=v3A2 恒 速 制 動 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 元 件 名 稱 斜盤式軸向柱塞泵。 齒輪泵 先導(dǎo)式比例溢流閥 直動式溢流閥 三位四通電液換向閥 二位三通電磁換向閥 液控單向
64、閥 內(nèi)控外泄式順序閥 卸荷閥(外控序閥 內(nèi)控外泄式順序閥 電接觸壓力表 吸入閥(液控單向閥) 液壓缸 交流異步電動機 濾油器 實際流量 L/min L/min L/min L/min L/min L/min L/min L/min L/min L/min L/min KW L/min 規(guī) 格 250BGY14-1B CB-10 FY-B32H FY-10B 34BYM-H32-T 23D-10B DFY-B32H2 XF-B32D-Y1 X4F-B32D-Y1 XF-B32D-Y1
65、Y-Hb6F 自制 Y225M-2型 WU-400180F 備 注 外購 表6:液壓元件表 六、液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性論證 YA32-5000KN型四柱萬能液壓機的液壓系統(tǒng)的動力機構(gòu),采用KWY280M-2型交流異步電動機驅(qū)動BGY14-1B型電液比例控制斜盤式軸向變量柱塞泵。選用電液比例控制的變量泵和液壓缸組成容積調(diào)速系統(tǒng),無節(jié)流溢流損失,系統(tǒng)高效節(jié)能液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)沿程和局部壓力損失估算1mPa在以下,由設(shè)計者自行校核。 設(shè)計任務(wù): 1. A3號系統(tǒng)圖一張。(手畫) 2. 設(shè)計說明書一份。(
66、手寫) 設(shè)計說明書要求完成: (1)、求出液壓缸快進(jìn)、工進(jìn)、快退推力,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退工作循環(huán)圖,,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退推力循環(huán)圖,繪制快進(jìn)、工進(jìn)、快退速度循環(huán)圖及液壓系統(tǒng)圖; (2)、確定液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸,液壓泵的流量,系統(tǒng)輸入輸出功率和系統(tǒng)的效率; (4)、列出液壓元件規(guī)格表 (5)、進(jìn)行液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性校核,確定液壓系統(tǒng)工作狀態(tài),油液發(fā)熱升溫狀態(tài),其中包括油箱體積; (6)、用3# 圖紙繪制液壓系統(tǒng)圖。 第二部分、設(shè)計參數(shù) A、按機床選取工作壓力(PMPa) 磨床 車、鏜、銑 珩磨 組合機床 運輸機械 拉床、龍門刨 <2 2-4 2-5 3-5 <7
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